KR102172584B1 - 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 화학식 1로 표시되는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.

Description

화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자{COMPOUND AND ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE COMPRISING SAME}
본 발명은 화학식 1로 표시되는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
본 출원은 2018년 3월 9일 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2018-0028012호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기에너지를 빛에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다. 유기 발광 현상을 이용하는 유기 발광 소자는 통상 양극과 음극 및 이 사이에 유기물층을 포함하는 구조를 가진다. 여기서 유기물층은 유기 발광 소자의 효율과 안정성을 높이기 위하여 각기 다른 물질로 구성된 다층의 구조로 이루어지며, 예컨대 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등으로 이루어질 수 있다. 이러한 유기 발광 소자의 구조에서 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 양극에서는 정공이, 음극에서는 전자가 유기물층에 주입되고, 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 다시 바닥상태로 떨어질 때 빛이 난다.
상기와 같은 유기 발광 소자를 위한 새로운 재료의 개발이 계속 요구되고 있다.
한국 공개특허공보 제10-2008-0092520호
본 명세서는 소자의 효율, 구동 전압 및/또는 수명 특성을 향상시킬 수 있는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공하고자 한다.
본 명세서의 일 실시상태는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112019023940967-pat00001
상기 화학식 1에 있어서,
X는 O 또는 S이고,
L1은 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이고,
L2는 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이고,
X1은 N 또는 CR1이고, X2는 N 또는 CR2이며, X3는 N 또는 CR3이며, X1 내지 X3 중 적어도 2개는 N이며,
R1 내지 R3는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이며,
Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소;치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이며,
Figure 112019023940967-pat00002
과
Figure 112019023940967-pat00003
가
Figure 112019023940967-pat00004
에 치환되는 위치는 비대칭적이며,
m1, m2, n1 및 n2는 각각 독립적으로 0 또는 1이고,
m1+m2는 1이며, n1+n2는 1이다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태는 제1 전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 전술한 화합물은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 유기물층에 포함되는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서에 기재된 화합물은 유기 발광 소자의 유기물층의 재료로 사용될 수 있다. 본 명세서에 기재된 화합물은 정공 주입, 정공 수송, 정공 주입과 정공 수송, 정공 조절, 발광, 전자 조절, 전자 수송, 또는 전자 주입 재료로 사용될 수 있다. 본 명세서에 기재된 화합물은 바람직하게는 전자 수송 및 전자 주입 재료로 사용될 수 있고, 보다 바람직하게는 전자 수송 재료로 사용될 수 있다.
몇몇 실시상태에 있어서, 본 발명의 화합물을 포함하는 유기 발광 소자는 효율이 향상될 수 있다.
몇몇 실시상태에 있어서, 본 발명의 화합물을 포함하는 유기 발광 소자는 수명 특성이 향상될 수 있다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 발광층(6) 및 음극(10)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 2는 기판(1), 양극(2), 발광층(6), 전자 조절층(7), 전자 수송층(8), 전자 주입층(9) 및 음극(10)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 3은 기판(1), 양극(2), 정공 주입층(3), 정공 수송층(4), 정공 조절층(5), 발광층(6), 전자 조절층(7), 전자 수송층(8), 전자 주입층(9) 및 음극(10)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 4는 화합물 E2의 HOMO 에너지 준위 측정 데이터를 도시한 것이다.
도 5는 화합물 E5의 HOMO 에너지 준위 측정 데이터를 도시한 것이다.
도 6은 화합물 ET-1-H의 HOMO 에너지 준위 측정 데이터를 도시한 것이다.
도 7은 화합물 E2의 광발광 스펙트럼(PL)의 결과를 도시한 것이다.
도 8은 화합물 E5의 광발광 스펙트럼(PL)의 결과를 도시한 것이다.
도 9는 화합물 ET-1-H의 광발광 스펙트럼(PL)의 결과를 도시한 것이다.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 명세서는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
본 명세서에 있어서,
Figure 112019023940967-pat00005
는 다른 치환기 또는 결합부에 결합되는 부위를 의미한다.
상기 치환기들의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 "치환"이라는 용어는 화합물의 탄소 원자에 결합된 수소 원자가 다른 치환기로 바뀌는 것을 의미하며, 치환되는 위치는 수소 원자가 치환되는 위치 즉, 치환기가 치환 가능한 위치라면 한정하지 않으며, 2 이상 치환되는 경우, 2 이상의 치환기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된"이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 알킬기; 아르알킬기; 알콕시기; 알케닐기; 아릴옥시기; 아릴기; 및 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 기로 치환 또는 비치환 되거나, 상기 군에서 선택된 기 중 2 이상의 기가 연결된 기로 치환 또는 비치환된 것을 의미한다.
하나의 예시로서, "치환 또는 비치환된"이라는 용어는 중수소; 할로겐기;니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 알킬기; 아르알킬기; 알콕시기; 알케닐기; 아릴옥시기; 아릴기; N을 포함하는 6각 고리를 포함하는 헤테로아릴기; 및 O 및 S 중 1 이상을 포함하는 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 기로 치환 또는 비치환 되거나, 상기 군에서 선택된 기 중 2 이상의 기가 연결된 기로 치환 또는 비치환된 것을 의미한다. 예컨대, 아릴알케닐기는 알케닐기일 수도 있고, 아릴기가 치환된 알케닐기로 해석될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 할로겐기의 예로는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 있다.
본 명세서에 있어서, 알콕시기는 산소원자에 알킬기가 결합된 기를 의미하며, 탄소수는 특별히 한정되지는 않으나 1 내지 20인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알콕시기의 탄소수는 1 내지 10이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알콕시기의 탄소수는 1 내지 6이다. 상기 알콕시기의 구체적인 예로는 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 이소부틸옥시기, sec-부틸옥시기, 펜틸옥시기, iso-아밀옥시기, 헥실옥시기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 아릴옥시기는 산소원자에 아릴기가 결합된 기를 의미하며, 탄소수는 특별히 한정되지는 않으나, 6 내지 40인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴옥시기의 탄소수는 6 내지 30이다. 상기 아릴옥시기의 구체적인 예로는 페녹시기, p-토릴옥시기, m-토릴옥시기, 3,5-디메틸페녹시기, 2,4,6-트리메틸페녹시기, 3-바이페닐옥시기, 1-나프틸옥시기, 2-나프틸옥시기, 1-안트릴옥시기, 2-안트릴옥시기, 9-안트릴옥시기, 1-페난트릴옥시기, 3-페난트릴옥시기, 9-페난트릴옥시기 등이 있다.
본 명세서에 있어서, 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄의 탄화수소기이다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 10이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 6이다. 알킬기의 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, n-프로필, 이소프로필, 부틸, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, sec-부틸, 1-메틸부틸, 1-에틸부틸, 펜틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 헥실, n-헥실, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸부틸, 헵틸, n-헵틸, 옥틸, n-옥틸, tert-옥틸, 1-메틸헵틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, n-노닐, 2,2-디메틸헵틸, 1-에틸프로필, 1,1-디메틸프로필, 이소헥실, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기 중 환형 탄화수소기를 시클로알킬기라고 한다. 일 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 30이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 6이다. 구체적으로 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 3-메틸시클로펜틸, 2,3-디메틸시클로펜틸, 시클로헥실, 3-메틸시클로헥실, 4-메틸시클로헥실, 2,3-디메틸시클로헥실, 3,4,5-트리메틸시클로헥실, 4-tert-부틸시클로헥실, 시클로헵틸, 시클로옥틸 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 알케닐기는 탄소-탄소 이중결합을 포함하는 직쇄 또는 분쇄 불포화 탄화수소기를 나타내며, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 2 내지 30인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 20이다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 10이다. 구체적인 예로는 에테닐, 비닐, 프로페닐, 알릴, 이소프로페닐, 부테닐, 이소부테닐, n-펜테닐 및 n-헥세닐이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 아르알케닐기는 아릴기로 치환된 알케닐기를 의미한다.
본 명세서에 있어서, 아릴기는 전체적으로 또는 부분적으로 불포화된 치환 또는 비치환된 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭을 의미한다. 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 6 내지 60인 것이 바람직하며, 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 40이다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 30이다. 상기 아릴기는 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 상기 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 페릴레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 페날레닐기, 파이레닐기, 테트라세닐기, 크라이세닐기, 펜타세닐기, 플루오레닐기, 인데닐기, 아세나프틸레닐기, 벤조플루오레닐기, 스피로플루오레닐기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 플루오레닐기는 치환될 수 있고, 치환기 2개가 서로 결합하여 스피로 구조를 형성할 수 있다.
상기 치환된 플루오레닐기로는
Figure 112019023940967-pat00006
,
Figure 112019023940967-pat00007
,
Figure 112019023940967-pat00008
,
Figure 112019023940967-pat00009
,
Figure 112019023940967-pat00010
,
Figure 112019023940967-pat00011
,
Figure 112019023940967-pat00012
및
Figure 112019023940967-pat00013
등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴기는 이종원자로 N, O, S 중 1개 이상을 포함하는 방향족 고리기로서, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 2 내지 40인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 헤테로아릴기의 탄소수는 2 내지 30이다. 다른 실시상태에 따르면, 상기 헤테로아릴기의 탄소수는 2 내지 20이다. 헤테로아릴기의 예로는 티오페닐기, 퓨라닐기, 피롤릴기, 이미다졸릴기, 티아졸릴기, 옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 트리아졸릴기, 피리디닐기, 비피리딜기, 피리미딜기, 트리아지닐기, 트리아졸릴기, 아크리디닐기, 카르볼리닐기, 아세나프토퀴녹살리닐기, 인데노퀴나졸리닐기, 인데노이소퀴놀리닐기, 인데노퀴놀리닐기, 피리도인돌릴기, 피리다지닐기, 피라지닐기, 퀴놀리닐기, 퀴나졸리닐기, 퀴녹살리닐기, 프탈라지닐기, 피리도피리미디닐기, 피리도피라지닐기, 피라지노피라지닐기, 이소퀴놀리닐기, 인돌릴기, 카바졸릴기, 벤즈옥사졸릴기, 벤즈이미다졸릴기, 벤조티아졸릴기, 벤조카바졸릴기, 벤조티오페닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조퓨라닐기, 디벤조퓨라닐기, 페난쓰롤리닐기(phenanthroline), 티아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 벤조티아졸릴기, 페녹사지닐기, 및 페노티아지닐기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, N을 포함하는 6각 고리를 포함하는 헤테로아릴기의 탄소수는 한정되지 않으나, 2 내지 30이다. 다른 실시상태에 따르면, 상기 N을 포함하는 6각 고리를 포함하는 헤테로아릴기의 탄소수는 2 내지 20이다. 상기 N을 포함하는 6각 고리를 포함하는 헤테로아릴기의 예로는 피리디닐기, 비피리디닐기, 피리미디닐기, 트리아지닐기, 아크리디닐기, 아세나프토퀴녹살리닐기, 인데노퀴나졸리닐기, 인데노이소퀴놀리닐기, 인데노퀴놀리닐기, 피리도인돌릴기, 피리다지닐기, 피라지닐기, 퀴놀리닐기, 퀴나졸리닐기, 퀴녹살리닐기, 프탈라지닐기, 피리도피리미디닐기, 피리도피라지닐기, 피라지노피라지닐기, 이소퀴놀리닐기 및 페난트롤리닐기(phenanthrolinyl) 등이 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 명세서에 있어서, O 및 S 중 1 이상을 포함하는 헤테로아릴기는, 이종원자로 O 및 S 중 1 이상을 포함하는 고리기로, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 탄소수는 2 내지 30이다. 다른 실시상태에 따르면, 상기 헤테로아릴기의 탄소수는 2 내지 20이다. O 및 S 중 1 이상으로 포함하는 헤테로아릴기의 예로는 티오페닐기, 퓨라닐기, 티아졸릴기, 옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 벤즈옥사졸릴기, 벤조티아졸릴기, 벤조티오페닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조퓨라닐기, 디벤조퓨라닐기, 티아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 벤조티아졸릴기, 페녹사지닐기, 페노티아지닐기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 아르알킬기 및 아릴옥시기 중의 아릴기에는 전술한 아릴기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아릴렌기는 2가의 아릴기를 의미하며, 아릴렌기에는 전술한 아릴기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
상기 화학식 1의 화합물은 트리아진 또는 피리미딘과 같은 전자 수송 능력이 뛰어난 헤테로고리기 및 전자 수송을 조절하는 시아노기를 치환기로 포함하므로, 상기 화학식 1의 화합물을 유기 발광 소자의 유기물층, 특히 전자 수송 및 전자 주입층에 사용하는 경우 소자의 장수명 및 고효율 특성을 발현시킬 수 있다.
특히, 상기 -L1-CN은 전자 주입 및 전달효과를 조절하여 소자의 수명 향상에 기여하며,
Figure 112019023940967-pat00014
은 전자 전달 특성이 우수하여 소자의 효율 향상에 기여한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 HOMO 에너지 준위는 6eV 이상이다. 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1으로 표시되는 화합물의 HOMO 에너지 준위는 6eV 이상 7eV 이하이다. 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 깊은 HOMO 에너지 준위를 갖는 경우 발광층으로부터 정공을 효과적으로 차단할 수 있어, 높은 발광 효율을 제공할 수 있으며, 소자의 안정성을 향상시켜 장수명의 소자를 제공할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 LUMO 에너지 준위는 2.5eV 이상이다. 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1으로 표시되는 화합물의 LUMO 에너지 준위는 2.5eV 이상 3.5eV 이하이다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 상기 HOMO 및 LUMO 에너지 준위를 가지는 경우, 상기 화학식 1의 화합물은 유기 발광 소자 내 유기물층에 사용할 수 있다. 특히 상기 화학식 1의 화합물이 전자 수송층에 사용되는 경우, 발광층으로부터 효과적으로 정공을 차단하고, 발광층으로 효과적으로 전자를 수송할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 에너지 준위는 에너지의 크기를 의미하는 것이다. 따라서, 진공 준위로부터 마이너스(-) 방향으로 에너지 준위가 표시되는 경우에도, 에너지 준위는 해당 에너지 값의 절대값을 의미하는 것으로 해석된다. 본 명세서에 있어서, HOMO(highest Occupied Molecular Orbital) 에너지 준위란 진공 준위로부터 최고 점유 분자 오비탈까지의 거리를 의미한다. 본 명세서에 있어서, LUMO(Lowest Occupied Molecular Orbital) 에너지 준위란 진공 준위로부터 최저 비점유 분자 오비탈까지의 거리를 의미한다.
본 명세서에 있어서, 에너지 준위가 '~이상', '~보다 크다' 및'~보다 높다'등의 표현은, 에너지 준위의 절대값이 더 큰 것을 의미한다. 예컨대, HOMO 에너지 준위가 6eV 이상이라는 의미는, 절대값이 6 이상인 에너지 준위값을 의미하며, 6.1eV 및 6.2eV 등의 준위 값이 될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 HOMO 준위는 대기하 광전자 분광장치(AC3, RIKEN KEIKI Co., Ltd. 제조)를 이용하여 측정할 수 있다. 구체적으로 재료에 광을 조사하고, 그 때 전하 분리에 의해 생기는 전자량을 측정함으로써 상기 HOMO 준위를 측정할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 LUMO 에너지 준위는 상기 제조된 샘플의 흡수 스펙트럼 (abs.)과 광발광 스펙트럼(PL)을 측정한 후, 각 스펙트럼 엣지 에너지를 계산하여 그 차이를 밴드갭으로 보고, AC3 장치에서 측정한 HOMO 에너지 준위에서 밴드갭 차이를 뺀 값으로 계산할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1은 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 40의 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1은 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1은 직접결합; 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 치환 또는 비치환된 바이페닐렌기; 치환 또는 비치환된 터페닐렌기; 치환 또는 비치환된 쿼터페닐렌기; 치환 또는 비치환된 나프틸렌기; 치환 또는 비치환된 안트라세닐렌기; 치환 또는 비치환된 페난트레닐렌기; 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐렌기; 치환 또는 비치환된 파이레닐렌기; 치환 또는 비치환된 9,9-디메틸플루오레닐렌기; 치환 또는 비치환된 9,9-디페닐플루오레닐렌기; 치환 또는 비치환된 9,9-메틸페닐플루오레닐렌기; 또는 치환 또는 비치환된 스피로[사이클로펜탄-1,9'-플루오레닐렌]기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1은 직접결합; 또는 중수소, 시아노기, 아릴기 및 헤테로아릴기 중 1 이상으로 치환 또는 비치환된 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있이서, 상기 L1은 직접결합; 또는 중수소, 시아노기, 아릴기, N을 포함하는 6각 고리를 포함하는 헤테로아릴기, 및 O 및 S 중 1 이상을 포함하는 헤테로아릴기 중 1 이상으로 치환 또는 비치환된 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1은 직접결합; 페닐기, 시아노기, 피리디닐기 또는 퀴놀리닐기로 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 시아노기 또는 페닐기로 치환 또는 비치환된 바이페닐렌기; 및 시아노기로 치환 또는 비치환된 나프틸렌기로 이루어진 군에서 선택된 1개의 기이거나 상기 군에서 선택된 기 중 2 이상의 기가 연결된 기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X1 내지 X3 중 2개는 N이고, 나머지 하나는 CH이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X1 내지 X3는 각각 N이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 내지 R3는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 내지 R3는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소 또는 중수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L2는 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 40의 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L2는 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L2는 직접결합; 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 치환 또는 비치환된 바이페닐렌기; 치환 또는 비치환된 터페닐렌기; 치환 또는 비치환된 쿼터페닐렌기; 치환 또는 비치환된 나프틸렌기; 치환 또는 비치환된 안트라세닐렌기; 치환 또는 비치환된 페난트레닐렌기; 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐렌기; 치환 또는 비치환된 파이레닐렌기; 치환 또는 비치환된 9,9-디메틸플루오레닐렌기; 치환 또는 비치환된 9,9-디페닐플루오레닐렌기; 치환 또는 비치환된 9,9-메틸페닐플루오레닐렌기; 또는 치환 또는 비치환된 스피로[사이클로펜탄-1,9'-플루오레닐렌]기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L2는 직접결합; 페닐렌기; 바이페닐렌기; 터페닐렌기; 쿼터페닐렌기; 나프틸렌기; 안트라세닐렌기; 페난트레닐렌기; 트리페닐레닐렌기; 파이레닐렌기; 9,9-디메틸플루오레닐렌기; 파이레닐렌기; 9,9-디메틸플루오레닐렌기; 9,9-디페닐플루오레닐렌기; 9,9-메틸페닐플루오레닐렌기; 또는 스피로[사이클로펜탄-1,9'-플루오레닐렌]기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L2는 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L2는 직접결합; 또는 페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 중수소로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기; 중수소로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴기; 또는 중수소로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 아릴기; 치환 또는 비치환된 O 및 S 중 1 이상의 원자를 포함하는 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기; 또는 N을 포함하는 6원 고리를 포함하는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 또는 치환 또는 비치환된 나프틸기; 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기; 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 중수소로 치환 또는 비치환된 페닐기; 중수소로 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 또는 중수소로 치환 또는 비치환된 나프틸기; 중수소로 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기; 또는 중수소로 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 페닐기; D5-페닐기; 바이페닐기; 나프틸기; 디벤조퓨라닐기; 또는 디벤조티오페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, m1은 0이고, m2는 1이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, m1은 1이고, m2는 0이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, n1은 0이고, n2는 1이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, n1은 1이고, n2는 0이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서,
Figure 112019023940967-pat00015
과
Figure 112019023940967-pat00016
가
Figure 112019023940967-pat00017
에 치환되는 위치가 비대칭적이라는 의미는, 하기 화학식 A에서 중심선을 기준으로 대칭적인 위치에 치환기가 치환되지 않는 것을 의미한다. 이는
Figure 112019023940967-pat00018
이 AZ(Z는 1 내지 8의 정수)에 치환될 때,
Figure 112019023940967-pat00019
이 AZ'에 치환되지 않는 것을 의미한다.
[화학식 A]
Figure 112019023940967-pat00020
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2 내지 7 중 어느 하나로 표시된다.
[화학식 2]
Figure 112019023940967-pat00021
[화학식 3]
Figure 112019023940967-pat00022
[화학식 4]
Figure 112019023940967-pat00023
[화학식 5]
Figure 112019023940967-pat00024
[화학식 6]
Figure 112019023940967-pat00025
[화학식 7]
Figure 112019023940967-pat00026
상기 화학식 2 내지 7에 있어서,
X, L1, L2, X1 내지 X3, Ar1 및 Ar2의 정의는 화학식 1에서 정의한 바와 같고,
Figure 112019023940967-pat00027
과
Figure 112019023940967-pat00028
가
Figure 112019023940967-pat00029
에 치환되는 위치는 비대칭적이다.
상기 화학식 1의 화합물에서 CN은 전자 수송을 조절하는 치환기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2는 하기 화학식 2-A 또는 화학식 2-B로 표시된다.
[화학식 2-A]
Figure 112019023940967-pat00030
[화학식 2-B]
Figure 112019023940967-pat00031
상기 화학식 2-A 및 2-B에 있어서,
X, L1, L2, X1 내지 X3, Ar1 및 Ar2의 정의는 화학식 2에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 3은 하기 화학식 3-A 또는 화학식 3-B로 표시된다.
[화학식 3-A]
Figure 112019023940967-pat00032
[화학식 3-B]
Figure 112019023940967-pat00033
상기 화학식 3-A 및 3-B에 있어서,
X, L1, L2, X1 내지 X3, Ar1 및 Ar2의 정의는 화학식 3에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 4는 하기 화학식 4-A 내지 4-C 중 어느 하나로 표시된다.
[화학식 4-A]
Figure 112019023940967-pat00034
[화학식 4-B]
Figure 112019023940967-pat00035
[화학식 4-C]
Figure 112019023940967-pat00036
상기 화학식 4-A 내지 4-C에 있어서,
X, L1, L2, X1 내지 X3, Ar1 및 Ar2의 정의는 화학식 4에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 5는 하기 화학식 5-A로 표시된다.
[화학식 5-A]
Figure 112019023940967-pat00037
상기 화학식 5-A에 있어서,
X, L1, L2, X1 내지 X3, Ar1 및 Ar2의 정의는 화학식 5에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 6은 하기 화학식 6-A 또는 화학식 6-B로 표시된다.
[화학식 6-A]
Figure 112019023940967-pat00038
[화학식 6-B]
Figure 112019023940967-pat00039
상기 화학식 6-A 및 6-B에 있어서,
X, L1, L2, X1 내지 X3, Ar1 및 Ar2의 정의는 화학식 6에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 7의 화합물은 하기 화학식 7-A 또는 화학식 7-B로 표시된다.
[화학식 7-A]
Figure 112019023940967-pat00040
[화학식 7-B]
Figure 112019023940967-pat00041
상기 화학식 7-A 및 7-B에 있어서,
X, L1, L2, X1 내지 X3, Ar1 및 Ar2의 정의는 화학식 7에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2의 화합물은 하기 화학식 중 선택된 어느 하나이다.
Figure 112019023940967-pat00042
Figure 112019023940967-pat00043
Figure 112019023940967-pat00044
Figure 112019023940967-pat00045
Figure 112019023940967-pat00046
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 3의 화합물은 하기의 화합물 중에서 선택된 어느 하나이다.
Figure 112019023940967-pat00047
Figure 112019023940967-pat00048
Figure 112019023940967-pat00049
Figure 112019023940967-pat00050
Figure 112019023940967-pat00051
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 4의 화합물은 하기의 화합물 중에서 선택된 어느 하나이다.
Figure 112019023940967-pat00052
Figure 112019023940967-pat00053
Figure 112019023940967-pat00054
Figure 112019023940967-pat00055
Figure 112019023940967-pat00056
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 5의 화합물은 하기의 화합물 중에서 선택된 어느 하나이다.
Figure 112019023940967-pat00057
Figure 112019023940967-pat00058
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 6의 화합물은 하기의 화합물 중에서 선택된 어느 하나이다.
Figure 112019023940967-pat00059
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 7의 화합물은 하기의 화합물 중에서 선택된 어느 하나이다.
Figure 112019023940967-pat00060
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 반응식 1, 반응식 2 및 반응식 3을 순차적으로 거친 방법으로 제조될 수 있다. 하기 반응식 1 내지 3에 따른 화합물의 제조 방법은 상기 화학식 1의 화합물의 일 실시상태에 따른 제조 방법을 도시한 것이며, 치환기의 치환 위치는 화합물의 구조에 맞게 변경될 수 있다. 더욱 구체화된 제조 방법은 하기 실시예에서 설명한다.
[반응식 1]
Figure 112019023940967-pat00061
[반응식 2]
Figure 112019023940967-pat00062
[반응식 3]
Figure 112019023940967-pat00063
상기 반응식 1 내지 3에 있어서,
X1, X2, X3, L1, L2, Ar1, Ar2 및 X의 정의는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고,
Y1 내지 Y3는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 할로겐기이다.
또한, 본 명세서는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층은 전술한 화학식 1으로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 제1 전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 전술한 화합물은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 유기물층에 포함되는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 제1 전극, 제2 전극, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 발광층, 및 상기 제1 전극과 상기 발광층 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 전술한 화합물은 상기 제1 전극과 발광층 사이에 구비된 유기물층에 포함되는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 양극, 음극, 상기 양극과 상기 음극 사이에 구비된 발광층 및 상기 양극와 상기 발광층 사이에 구비된 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 전술한 화합물은 상기 양극와 상기 발광층 사이에 구비된 유기물층에 포함되는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 유기 발광 소자의 유기물층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 유기 발광 소자는 유기물층으로서 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나 유기 발광 소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 많은 수의 유기층을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 1층 이상의 유기물층은 전자 주입층, 전자 수송층, 전자 주입 및 수송을 동시에 하는 층 및 전자 조절층 중 적어도 한 층을 포함하고, 상기 화학식 1의 화합물은 상기 전자 주입층, 전자 수송층, 전자 주입 및 수송을 동시에 하는 층 및 전자 조절층 중 적어도 한 층에 포함된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 화합물은 발광층에 포함된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 화합물은 발광층에 호스트로서 포함된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 발광층은 도판트를 더 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 발광층 총 중량 100 중량부 기준 5 중량부 내지 90 중량부로 포함된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 조절층 및 정공 수송 및 주입을 동시에 하는 층 중 적어도 하나의 층을 포함하고, 상기 화학식 1의 화합물은 상기 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 조절층 및 정공 수송 및 주입을 동시에 하는 층 중 적어도 하나의 층에 포함된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 2층 이상의 전자 수송층을 포함하고, 2층 이상의 전자 수송층 중 적어도 한 층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함한다. 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 2층 이상의 전자 수송층 중 1층에 포함될 수도 있으며, 2층 이상의 전자 수송층에 각각 포함될 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물이 2층 이상의 전자 수송층에 각각 포함되는 경우, 상기 화학식 1의 화합물을 제외한 다른 재료들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 유기 발광 소자는 기판 상에 양극, 1층 이상의 유기물층 및 음극이 순차적으로 적층된 정방향 구조(normal type)의 유기 발광 소자일 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 유기 발광 소자는 기판 상에 음극, 1층 이상의 유기물층 및 양극이 순차적으로 적층된 역방향 구조(inverted type)의 유기 발광 소자일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 양극이고, 상기 제2 전극은 음극이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 음극이고, 상기 제2 전극은 양극이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 구조는 도 1 내지 3에 예시된 바와 같다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 발광층(6) 및 음극(10)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다. 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 상기 발광층에 포함된다.
도 2는 기판(1), 양극(2), 발광층(6), 전자 조절층(7), 전자 수송층(8), 전자 주입층(9) 및 음극(10)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 3은 기판(1), 양극(2), 정공 주입층(3), 정공 수송층(4), 정공 조절층(5), 발광층(6), 전자 조절층(7), 전자 수송층(8), 전자 주입층(9) 및 음극(10)로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 2 및 도 3에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 상기 발광층(6), 전자 조절층(7), 전자 수송층(8) 및 전자 주입층(9) 중 1 이상의 층에 포함된다. 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 상기 발광층(6) 및 전자 수송층(8) 중 1 이상의 층에 포함되는 것이 바람직하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 2층 이상의 정공 수송층을 포함할 수 있다. 이 경우, 2층 이상의 정공 수송층의 재료는 동일하거나 상이하다.
본 명세서의 유기 발광 소자는 유기물층이 본 화학식 1의 화합물을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
상기 유기 발광 소자가 복수개의 유기물층을 포함하는 경우, 상기 유기물층은 동일한 물질 또는 다른 물질로 형성될 수 있다.
예컨대, 본 명세서의 유기 발광 소자는 기판 상에 제1 전극, 유기물층 및 제2 전극을 순차적으로 적층시킴으로써 제조할 수 있다. 이 때 스퍼터링법(sputtering)이나 전자빔 증발법(e-beam evaporation)과 같은 물리적 증착 방법(PVD, physical Vapor Deposition)을 이용하여, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 양극을 형성하고, 그 위에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 음극으로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수 있다.
또한, 상기 화학식 1의 화합물은 유기 발광 소자의 제조시 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 유기물층으로 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질로부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수도 있다. 다만, 제조 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 양극 물질로는 통상 유기물층으로 정공 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람하다. 본 발명에서 사용될 수 있는 양극 물질의 구체적인 예로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO:Al 또는 SnO2:Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDOT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 음극 물질로는 통상 유기물층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 음극 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 주입층은 전극으로부터 전달받은 정공을 주입하는 층으로, 정공 주입 물질로는 정공을 수송하는 능력을 가져 양극에서의 정공 주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 정공 주입 효과를 갖고, 발광층에서 생성된 여기자의 전자 주입층 또는 전자 주입 재료에의 이동을 방지하며, 또한, 박막 형성 능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 정공 주입 물질의 HOMO(Highest Occupied Molecular Obital)가 양극 물질의 일함수와 주변 유기물층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다. 정공 주입 물질의 구체적인 예로는 금속 포피린(porphyrin), 올리고티오펜, 아릴아민 계열의 유기물, 헥사니트릴헥사아자트리페닐렌 계열의 유기물, 퀴나크리돈(quinacridone)계열의 유기물, 페릴렌(perylene) 계열의 유기물, 안트라퀴논 및 폴리아닐린과 폴리티오펜 계열의 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정 되는 것은 아니다.
상기 정공 수송층은 정공 주입층으로부터 정공을 수취하여 발광층까지 정공을 수송하는 층으로, 정공 수송 물질로는 양극이나 정공 주입층으로부터 정공을 수송받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물, 전도성 고분자, 및 공액 부분과 비공액 부분이 함께 있는 블록 공중합체 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 조절층은 발광층으로부터 전자가 양극로 유입되는 것을 방지하고 발광층으로 유입되는 정공의 흐름을 조절하여 소자 전체의 성능을 조절하는 층이다. 상기 정공 조절 물질로는 발광층으로부터 양극로의 전자의 유입을 방지하고, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 주입되는 정공의 흐름을 조절하는 능력을 갖는 화합물이 바람직하다.
상기 발광 물질로는 정공 수송층과 전자 수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자 효율이 좋은 물질이 바람직하다. 구체적인 예로는 8-히드록시-퀴놀린 알루미늄 착물(Alq3); 카르바졸 계열 화합물; 이량체화 스티릴(dimerized styryl) 화합물; BAlq; 10-히드록시벤조 퀴놀린-금속 화합물; 벤족사졸, 벤즈티아졸 및 벤즈이미다졸 계열의 화합물; 폴리(p-페닐렌비닐렌)(PPV) 계열의 고분자; 스피로(spiro) 화합물; 폴리플루오렌, 루브렌 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광층은 호스트 재료 및 도판트 재료를 포함할 수 있다. 호스트 재료는 축합 방향족환 유도체 또는 헤테로환 함유 화합물 등이 있다. 구체적으로 축합 방향족환 유도체로는 안트라센 유도체, 파이렌 유도체, 나프탈렌 유도체, 펜타센 유도체, 페난트렌 화합물, 플루오란텐 화합물 등이 있고, 헤테로환 함유 화합물로는 카바졸 유도체, 디벤조퓨란 유도체, 래더형 퓨란 화합물, 피리미딘 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도판트 재료로는 방향족 아민 유도체, 스트릴아민 화합물, 붕소 착체, 플루오란텐 화합물, 금속 착체 등이 있다. 구체적으로 방향족 아민 유도체로는 치환 또는 비치환된 아릴아민기를 갖는 축합 방향족환 유도체로서, 아릴아민기를 갖는 파이렌, 안트라센, 크라이센, 페리플란텐 등이 있으며, 스티릴아민 화합물로는 치환 또는 비치환된 아릴아민에 적어도 1개의 아릴비닐기가 치환되어 있는 화합물로, 아릴기, 실릴기, 알킬기, 시클로알킬기 및 아릴아민기로 이루어진 군에서 1 또는 2 이상 선택되는 치환기가 치환 또는 비치환된다. 구체적으로 스티릴아민, 스티릴디아민, 스티릴트리아민, 스티릴테트라아민 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 금속 착체로는 이리듐 착체, 백금 착체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 전자 조절층은 발광층으로부터 정공이 음극로 유입되는 것을 차단하고 발광층으로 유입되는 전자를 조절하여 소자 전체의 성능을 조절하는 층이다. 전자 조절 물질로는 발광층으로부터 음극로의 정공의 유입을 방지하고, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 주입되는 전자를 조절하는 능력을 갖는 화합물이 바람직하다. 전자 조절 물질로는 소자 내 사용되는 유기물층의 구성에 따라 적절한 물질을 사용할 수 있다. 상기 전자 조절층은 발광층과 음극 사이에 위치하며, 바람직하게는 발광층에 직접 접하여 구비된다
상기 전자 수송층은 전자 주입층으로부터 전자를 수취하여 발광층까지 전자를 수송하는 층으로, 전자 수송 물질로는 음극으로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 전자 수송층은 종래기술에 따라 사용된 바와 같이 임의의 원하는 음극 물질과 함께 사용할 수 있다. 특히, 적절한 음극 물질의 예는 낮은 일함수를 가지고 알루미늄층 또는 실버층이 뒤따르는 통상적인 물질이다. 구체적으로 세슘, 바륨, 칼슘, 이테르븀 및 사마륨이고, 각 경우 알루미늄 층 또는 실버층이 뒤따른다.
상기 전자 주입층은 전극으로부터 전자를 주입하는 층으로, 전자 주입 물질로는 전자를 수송하는 능력을 갖고, 음극으로부터의 전자 주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 전자 주입 효과를 가지며, 발광층에서 생성된 여기자의 정공 주입층에의 이동을 방지하고, 또한, 박막 형성 능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 구체적으로는 플루오레논, 안트라퀴노다이메탄, 다이페노퀴논, 티오피란 다이옥사이드, 옥사졸, 옥사다이아졸, 트리아졸, 이미다졸, 페릴렌테트라카복실산, 프레오레닐리덴메탄, 안트론 등과 그들의 유도체, 금속 착체 화합물 및 함질소 5원환 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 금속 착체 화합물로서는 8-하이드록시퀴놀리나토 리튬, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)아연, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)구리, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)망간, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(2-메틸-8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)갈륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)아연, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)클로로갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(o-크레졸라토)갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(1-나프톨라토)알루미늄, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(2-나프톨라토)갈륨 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
이하에서, 본 발명의 상세한 이해를 위하여 본 발명 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자의 제조방법과 특성을 설명한다.
실시예 1 (E1)
Figure 112019023940967-pat00064
상기 화학식 E1-P1-A로 표시되는 화합물(10g, 22.4mmol)과 상기 화학식 E1-P1-B로 표시되는 화합물(9.8g, 22.4mmol)을 THF(100mL)에 완전히 녹인 후, 탄산칼륨(9.3g, 67.3mmol)을 물 40mL에 용해시켜 첨가하였다. 테트라키스트리페닐-포스피노팔라듐(0.8g, 0.67mmol)을 넣은 후, 8시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 반응을 종결한 후, 탄산칼륨 용액을 제거하여 흰색 고체를 여과하였다. 여과된 흰색 고체를 THF 및 에틸아세테이트로 각각 2번씩 세척하여 상기 화학식 E1-P1으로 표시되는 화합물(13.5g, 수율 89%)을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 674
Figure 112019023940967-pat00065
상기 화학식 E1-P1로 표시되는 화합물(10g, 14.8mmol)과 화학식 E1-P2-A 화합물(4.1g, 16.3mmol)을 다이옥세인(100mL)에 완전히 녹인 후, 초산칼륨(8.6g, 87.8mmol)을 첨가하여 가열 교반 하였다. 상온으로 온도를 낮추고 반응을 종결한 후, 탄산칼륨 용액을 제거하고 여과하여 초산칼륨을 제거하였다. 여과 용액을 에탄올로 고체화시켜 여과하였다. 흰색 고체를 에탄올로 각각 2번씩 세척하여 상기 화학식 E1-P2로 표시되는 화합물(10.2g, 수율 90%)을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 766
Figure 112019023940967-pat00066
상기 화학식 E1-P2로 표시되는 화합물(10g, 13.1mmol)과 상기 화학식 E1-P3-A로 표시되는 화합물(2.4g, 13.1mmol)을 THF(100mL)에 완전히 녹인 후, 탄산칼륨(5.4g, 39.2mmol)을 물 40mL에 용해시켜 첨가하였다. 테트라키스트리페닐-포스피노팔라듐(0.5g, 0.392mmol)을 넣은 후, 8시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 반응을 종결한 후, 탄산칼륨 용액을 제거하여 흰색 고체를 여과하였다. 여과된 흰색 고체를 THF 및 에틸아세테이트로 각각 2번씩 세척하여 상기 화학식 E1으로 표시되는 화합물(6.8g, 수율 70%)을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 741
실시예 2 (E2)
Figure 112019023940967-pat00067
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 E1-P1의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 E2-P1로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 468
Figure 112019023940967-pat00068
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 E1-P2의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 E2-P2로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 560
Figure 112019023940967-pat00069
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 E1의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 E2로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 665
실시예 3 (E3)
Figure 112019023940967-pat00070
상기 화학식 E3-P1-A로 표시되는 화합물(20g, 44.9mmol)과 시안화아연(Zinc cyanide) 화합물(2.6g, 22.4mmol)을 디메틸아세트아미드(200mL)에 완전히 녹인 후, 테트라키스트리페닐-포스피노팔라듐(1.6g, 1.34mmol)을 넣은 후, 2시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 반응을 종결한 후, 물 200ml를 투입 후, 흰색 고체를 여과하였다. 여과된 흰색 고체를 에탄올 및 물로 각각 2번씩 세척하여 상기 화학식 E3-P1으로 표시되는 화합물(14.1g, 수율 80%)을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 392
Figure 112019023940967-pat00071
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 E1-P2의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 E3-P2로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 484
Figure 112019023940967-pat00072
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 E1의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 E3로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 665
실시예 4 (E4)
Figure 112019023940967-pat00073
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 E1의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 E4로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 741
실시예 5 (E5)
Figure 112019023940967-pat00074
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 실시예 3의 E3의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 E5로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 665
실시예 6 (E6)
Figure 112019023940967-pat00075
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 E1의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 E6로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 741
실시예 7 (E7)
Figure 112019023940967-pat00076
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 E1의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 E7으로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 741
실시예 8 (E8)
Figure 112019023940967-pat00077
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 E1의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 E8으로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 757
실시예 9 (E9)
Figure 112019023940967-pat00078
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 E1의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 E9으로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 757
실시예 10 (E10)
Figure 112019023940967-pat00079
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 실시예 3의 E3의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 E10으로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 681
실시예 11 (E11)
Figure 112019023940967-pat00080
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 E1의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 E11으로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 681
실시예 12 (E12)
Figure 112019023940967-pat00081
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 E1의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 E12로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 731
실시예 13 (E13)
Figure 112019023940967-pat00082
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 E1 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 E13으로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 731
실시예 14 (E14)
Figure 112019023940967-pat00083
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 E1의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 E14로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 664
실시예 15 (E15)
Figure 112019023940967-pat00084
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 E1의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 E15으로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 740
실시예 16 (E16)
Figure 112019023940967-pat00085
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 실시예 3의 E3의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 E16으로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 680
실시예 17 (E17)
Figure 112019023940967-pat00086
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 E1의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 E17으로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 806
실시예 18 (E18)
Figure 112019023940967-pat00087
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 E1의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 E18으로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 756
실시예 19 (E19)
Figure 112019023940967-pat00088
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 E1의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 E19으로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 690
실시예 20 (E20)
Figure 112019023940967-pat00089
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 E1의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 E20로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 742
실시예 21 (E21)
Figure 112019023940967-pat00090
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 E1의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 E21으로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 741
실시예 22 (E22)
Figure 112019023940967-pat00091
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 E1의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 E22로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 757
실시예 23 (E23)
Figure 112019023940967-pat00092
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 E1의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 E23으로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 755
실시예 24 (E24)
Figure 112019023940967-pat00093
각 출발물질을 상기 반응식과 같이 하는 것을 제외하고는, 실시예 1의 E1의 제조 방법과 동일한 방법으로 상기 화학식 E24로 표시되는 화합물을 제조하였다.
MS [M+H]+ = 665
실험예 1-1
ITO(indium tin oxide)가 1000Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 이때, 세제로는 피셔사(Fischer Co.) 제품을 사용하였으며, 증류수로는 밀리포어사(Millipore Co.) 제품의 필터(Filter)로 2차로 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30분간 세척한 후 증류수로 2회 반복하여 초음파 세척을 10분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후, 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 수송시켰다. 또한, 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 수송시켰다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 하기 HI-A 화합물을 600Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공 주입층을 형성하였다. 상기 정공 주입층 상에 하기 HAT 화합물 50Å 및 하기 HT-A 화합물 60Å를 순차적으로 진공 증착하여 제1 및 제2 정공 수송층을 형성하였다.
이어서, 상기 정공 수송층 상에 막 두께 20nm로 하기 BH 화합물 및 BD 화합물을 25:1의 중량비로 진공 증착하여 발광층을 형성하였다.
상기 발광층 상에 실시예 1의 화합물(E1)과 하기 LiQ 화합물을 1:1의 중량비로 진공 증착하여 350Å의 두께로 전자 주입 및 수송층을 형성하였다. 상기 전자 주입 및 수송층 상에 순차적으로 10Å의 두께로 리튬 플루오라이드(LiF)와 1000Å두께로 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착 속도는 0.4 Å/sec 내지 0.9 Å/sec를 유지하였고, 음극의 리튬 플루오라이드는 0.3Å/sec, 알루미늄은 2Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 1×10-7 torr 내지 5×10-5 torr를 유지하여, 유기 발광 소자를 제조하였다.
Figure 112019023940967-pat00094
실험예 1-2 내지 1-24
실시예 1의 화합물(E1) 대신 실시예 2 내지 24의 화합물(E2 내지 E24)을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다.
Figure 112019023940967-pat00095
Figure 112019023940967-pat00096
비교예 1-1 내지 1-10
실시예 1의 화합물(E1) 대신 하기의 화합물(ET-1-A 내지 ET-1-J)을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다.
Figure 112019023940967-pat00097
상기 실험예 및 비교예에서 제조한 유기 발광 소자에 대하여 10mA/cm2의 전류 밀도에서 구동 전압과 발광 효율을 측정하였고, 20mA/cm2의 전류 밀도에서 초기 휘도 대비 90%가 되는 시간(T90)을 측정하였다. 상기 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
구분(화합물) 전압
(V@10 mA/cm2)		 효율
(cd/A@10 mA/cm2)		 색좌표
(x, y)		 수명(h)
(T90 at 20 mA/cm2)
실험예 1-1(E1) 4.37 5.10 (0.142, 0.096) 271
실험예 1-2(E2) 4.40 5.05 (0.142, 0.096) 302
실험예 1-3(E3) 4.42 5.06 (0.142, 0.096) 310
실험예 1-4(E4) 4.33 5.12 (0.142, 0.096) 268
실험예 1-5(E5) 4.40 5.07 (0.142, 0.096) 312
실험예 1-6(E6) 4.43 5.00 (0.142, 0.097) 333
실험예 1-7(E7) 4.42 4.98 (0.142, 0.096) 338
실험예 1-8(E8) 4.36 5.11 (0.142, 0.099) 269
실험예 1-9(E9) 4.38 5.09 (0.142, 0.096) 273
실험예 1-10(E10) 4.41 5.08 (0.142, 0.099) 310
실험예 1-11(E11) 4.45 4.95 (0.142, 0.096) 348
실험예 1-12(E12) 4.47 4.93 (0.142, 0.097) 350
실험예 1-13(E13) 4.38 5.15 (0.142, 0.096) 261
실험예 1-14(E14) 4.35 4.98 (0.142, 0.096) 240
실험예 1-15(E15) 4.37 4.96 (0.142, 0.096) 239
실험예 1-16(E16) 4.38 5.00 (0.142, 0.097) 241
실험예 1-17(E17) 4.40 4.89 (0.142, 0.096) 250
실험예 1-18(E18) 4.44 4.88 (0.142, 0.096) 244
실험예 1-19(E19) 4.48 4.99 (0.142, 0.096) 374
실험예 1-20(E20) 4.42 4.97 (0.142, 0.095) 265
실험예 1-21(E21) 4.30 5.18 (0.142, 0.095) 235
실험예 1-22(E22) 4.35 5.07 (0.142, 0.095) 248
실험예 1-23(E23) 4.39 4.97 (0.142, 0.096) 255
실험예 1-24(E24) 4.36 5.07 (0.142, 0.095) 310
비교예 1-1(ET-1-A) 4.42 4.22 (0.142, 0.096) 88
비교예 1-2(ET-1-B) 4.41 4.31 (0.142, 0.096) 74
비교예 1-3(ET-1-C) 4.46 3.94 (0.142, 0.096) 68
비교예 1-4(ET-1-D) 4.50 3.83 (0.142, 0.096) 79
비교예 1-5(ET-1-E) 5.01 2.91 (0.142, 0.096) 100
비교예 1-6(ET-1-F) 4.52 4.00 (0.142, 0.096) 186
비교예 1-7(ET-1-G) 4.55 3.87 (0.142, 0.097) 177
비교예 1-8(ET-1-H) 5.22 3.04 (0.142, 0.097) 70
비교예 1-9(ET-1-I) 4.80 3.95 (0.142, 0.097) 81
비교예 1-10(ET-I-J) 5.3 3.1 (0.142, 0.096) 105
상기 표 1에 기재된 바와 같이, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 유기 발광 소자의 전자 주입 및 전자 수송을 동시에 할 수 있는 유기물 층에 사용될 수 있다.
상기 표 1의 실험예 1-1 및 1-5와 실험예 1-8 및 1-10를 비교하면, 잔텐 또는 사이오잔텐기 두 코어의 효과는 구분없이 모두 유기 발광 소자의 구동 전압, 효율 및 수명 면에서 현저히 우수하다.
상기 표 1의 실험예와 비교예 1-1 내지 1-4를 비교하면, 본 발명에 따른 화학식 1과 같이 잔텐 또는 사이오잔텐에 트리아진 또는 피리미딘과 및 시아노기가 치환된 화합물은, 잔텐 또는 사이오잔텐에 시아노기가 비치환된 화합물에 비하여 유기 발광 소자의 효율 및 수명 면에서 현저히 우수하다.
상기 표 1의 실험예와 비교예 1-5 내지 1-7을 비교하면, 본 발명에 따른 화학식 1과 같이 잔텐 또는 사이오잔텐에 트리아진 또는 피리미딘 및 시아노기가 비대칭 형태로 치환된 화합물은, 잔텐 또는 사이오잔텐에 트리아진 또는 피리미딘 및 시아노기가 대칭 형태로 치환된 화합물에 비하여 유기 발광 소자의 효율 및 수명 면에서 현저히 우수하다.
<실험예 2>
화합물 E2, 화합물 E5 및 비교예 1-8의 화합물 ET-1-H의 HOMO 에너지 준위 및 LUMO 에너지 준위 값을 하기 표 2에 나타내었다.
Figure 112019023940967-pat00098
상기 HOMO 에너지 준위는 대기하 광전자 분광장치(AC3, RIKEN KEIKI사)를 이용하여 측정하였다.
상기 LUMO 에너지 준위는 광발광 스펙트럼(photoluminescence, PL)을 통하여 측정된 파장값으로 계산하였다.
화학식 HOMO(eV) LUMO(eV)
E2 6.38 3.26
E5 6.32 3.21
ET-1-H 5.70 2.87
도 4 내지 도 6에 순차적으로 화합물 E2, E5 및 ET-1H의 HOMO 에너지 준위 측정 데이터를 도시하였으며, 도 7 내지 도 9에 순차적으로 화합물 E2, E5 및 ET-1H의 광발광 스펙트럼(PL)의 결과를 도시하였다.
1: 기판
2: 양극
3: 정공 주입층
4: 정공 수송층
5: 정공 조절층
6: 발광층
7: 전자 조절층
8: 전자 수송층
9: 전자 주입층
10: 음극

Claims (15)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure 112019023940967-pat00099

    상기 화학식 1에 있어서,
    X는 O 또는 S이고,
    L1은 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이고,
    L2는 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이고,
    X1은 N 또는 CR1이고, X2는 N 또는 CR2이며, X3는 N 또는 CR3이며, X1 내지 X3 중 적어도 2개는 N이며,
    R1 내지 R3는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이며,
    Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이며,
    Figure 112019023940967-pat00100
    과
    Figure 112019023940967-pat00101
    가
    Figure 112019023940967-pat00102
    에 치환되는 위치는 비대칭적이며,
    m1, m2, n1 및 n2는 각각 독립적으로 0 또는 1이고,
    m1+m2는 1이며, n1+n2는 1이다.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2 내지 7 중 어느 하나로 표시되는 것인 화합물:
    [화학식 2]
    Figure 112019023940967-pat00103

    [화학식 3]
    Figure 112019023940967-pat00104

    [화학식 4]
    Figure 112019023940967-pat00105

    [화학식 5]
    Figure 112019023940967-pat00106

    [화학식 6]
    Figure 112019023940967-pat00107

    [화학식 7]
    Figure 112019023940967-pat00108

    상기 화학식 2 내지 7에 있어서,
    X, L1, L2, X1 내지 X3, Ar1 및 Ar2의 정의는 화학식 1에서 정의한 바와 같고,
    Figure 112019023940967-pat00109
    과
    Figure 112019023940967-pat00110
    가
    Figure 112019023940967-pat00111
    에 치환되는 위치는 비대칭적이다.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 L1은 직접결합; 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 치환 또는 비치환된 바이페닐렌기; 치환 또는 비치환된 터페닐렌기; 치환 또는 비치환된 쿼터페닐렌기; 치환 또는 비치환된 나프틸렌기; 치환 또는 비치환된 안트라세닐렌기; 치환 또는 비치환된 페난트레닐렌기; 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐렌기; 치환 또는 비치환된 파이레닐렌기; 치환 또는 비치환된 9,9-디메틸플루오레닐렌기; 치환 또는 비치환된 9,9-디페닐플루오레닐렌기; 치환 또는 비치환된 9,9-메틸페닐플루오레닐렌기; 또는 치환 또는 비치환된 스피로[사이클로펜탄-1,9'-플루오레닐렌]기인 화합물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 L2는 직접결합; 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 치환 또는 비치환된 바이페닐렌기; 치환 또는 비치환된 터페닐렌기; 치환 또는 비치환된 쿼터페닐렌기; 치환 또는 비치환된 나프틸렌기; 치환 또는 비치환된 안트라세닐렌기; 치환 또는 비치환된 페난트레닐렌기; 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐렌기; 치환 또는 비치환된 파이레닐렌기; 치환 또는 비치환된 9,9-디메틸플루오레닐렌기; 치환 또는 비치환된 9,9-디페닐플루오레닐렌기; 치환 또는 비치환된 9,9-메틸페닐플루오레닐렌기; 또는 치환 또는 비치환된 스피로[사이클로펜탄-1,9'-플루오레닐렌]기인 화합물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기; 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐기인 화합물.
  6. 청구항 2에 있어서, 상기 화학식 2의 화합물은 하기의 화합물 중에서 선택된 어느 하나인 것인 화합물:
    Figure 112019023940967-pat00112

    Figure 112019023940967-pat00113

    Figure 112019023940967-pat00114

    Figure 112019023940967-pat00115

    Figure 112019023940967-pat00116
    .
  7. 청구항 2에 있어서, 상기 화학식 3의 화합물은 하기의 화합물 중에서 선택된 어느 하나인 것인 화합물:
    Figure 112019023940967-pat00117

    Figure 112019023940967-pat00118

    Figure 112019023940967-pat00119

    Figure 112019023940967-pat00120

    Figure 112019023940967-pat00121
    .
  8. 청구항 2에 있어서, 상기 화학식 4의 화합물은 하기의 화합물 중에서 선택된 어느 하나인 것인 화합물:
    Figure 112019023940967-pat00122

    Figure 112019023940967-pat00123

    Figure 112019023940967-pat00124

    Figure 112019023940967-pat00125

    Figure 112019023940967-pat00126
    .
  9. 청구항 2에 있어서, 상기 화학식 5의 화합물은 하기의 화합물 중에서 선택된 어느 하나인 것인 화합물:
    Figure 112019023940967-pat00127

    Figure 112019023940967-pat00128
    .
  10. 청구항 2에 있어서, 상기 화학식 6의 화합물은 하기의 화합물 중에서 선택된 어느 하나인 것인 화합물:
    Figure 112019023940967-pat00129
    .
  11. 청구항 2에 있어서, 상기 화학식 7의 화합물은 하기의 화합물 중에서 선택된 어느 하나인 것인 화합물:
    Figure 112019023940967-pat00130
    .
  12. 제1 전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 청구항 1 내지 11 중 어느 하나의 항에 따른 화합물은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 유기물층에 포함되는 것인 유기 발광 소자.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 유기물층은 전자 주입층, 전자 수송층, 전자 주입 및 수송을 동시에 하는 층 및 전자 조절층 중 적어도 하나의 층을 포함하고, 상기 화합물은 상기 전자 주입층, 전자 수송층, 전자 주입 및 수송을 동시에 하는 층 및 전자 조절층 중 적어도 하나의 층에 포함되는 것인 유기 발광 소자.
  14. 청구항 12에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 화합물은 상기 발광층에 포함되는 것인 유기 발광 소자.
  15. 청구항 12에 있어서, 상기 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 조절층 및 정공 수송 및 주입을 동시에 하는 층 중 적어도 하나의 층을 포함하고, 상기 화합물은 상기 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 조절층 및 정공 수송 및 주입을 동시에 하는 층 중 적어도 하나의 층에 포함되는 것인 유기 발광 소자.
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